基于自动交换光网络技术的靶场光传送网建设构想

文/王军辉 杜魁 李兴强 王家定 徐永霞

（太原卫星发射中心 山西省忻州市 036301）

1 序言

在靶场通信系统的组成分系统中，光传送网是重要的组成部分，它为靶场各类应用系统（如网络、数据传输等）互连、互通和互操作提供了基础传送平台，主要承担视频图像、网络、数据、语音等业务传输。近年来，新建的各类应用系统对靶场光传送网的可靠性、高效性、灵活性等需求日益增长，而基于同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）的多业务传送平台（Multi-Service Transfer Platform,MSTP）[1]技术构建的靶场现有网络运行将近10年，无论是传输速度，还是健壮性都难以适应靶场信息化建设快速发展的需求。

如何在现有网络基础上选择适合光传送网运行需求的通信技术，构建满足光传送网可靠、高效、灵活等要求的新型光传送网，是当前建设中必须考虑的重要课题。ASON[1-3]技术作为下一代光网络的核心技术之一，已得到广泛关注和研究[2-5]。本文结合靶场光传送网的应用现状，对基于ASON 技术的靶场光传送网建设进行了研究。

2 靶场光传送网应用现状

2.1 网络现状

根据靶场站点分布和光缆路由情况，靶场采用成熟的SDH 传输模式建设了2 个2.5Gbps 环网和3 个622Mbps 环网。环网主干网络拓扑如图1 所示。

在业务承载方面，靶场光传送网主要提供以下两类业务：

（1）以VC12 颗粒为主的低阶业务，如2Mbps 电路业务和百兆以下以太网专线业务；

（2）以VC3 颗粒为主的低阶业务，如34Mbps 电路业务。

2.2 存在不足

目前靶场光传送网网络结构以环网为主、链状网为辅构成的，在对网络进行管理时采用依然是采用传统的两个平面控制模式，其主要存在以下问题：

（1）网络连通性和业务鲁棒性不高。如图1 所示，环网均采用了环形复用段保护，能够较好地应对网内单点故障，具备基本的业务保护能力，但环形复用段保护的特点决定了其对抗多点失效保护的能力不足，容易造成网络节点脱管，导致相应的业务中断，无法满足业务传输高可靠性的要求。

（2）网络资源利用率不足。靶场光传送网没有实现高可用性的带宽动态分配，采用的两纤双向复用段保护方式使得网络带宽的利用率只有50%，在没有带宽需求的情况下也占用50%网络带宽，造成网络资源的极大浪费。

（3）网络维护人员工作量变大，消耗了大量的人力和物力。靶场光传送网在组网的时候采用比较常见的相交模式或相切模式，在不同的环之间进行资源的调配和优化时，配置起来比较繁琐，一不小心就会导致业务配置失败，这对操作维护人员的业务水平提出了更高的要求。除此之外，需要进行网络升级或者是进行网络扩容时也比较麻烦，只要环网中一个设备进行了改动，相应地整个环网的结构也要改动，还会影响网上所承载的业务，可谓是牵一发而动全身。

图1：靶场光传送网环网主干网络拓扑图

（4）服务提供能力有限。靶场光传送网主要提供VC12、VC3颗粒的低阶业务，对数据业务支撑能力有限，不能传输高速率的网络业务，特别是千兆以太网（Gigabit Ethernet,GE）以上业务，也无法满足流量工程(Traffic Engineering,TE)和服务质量(Quality of Service,QoS)的要求，对业务层与网络层的服务等级协议(Service-Level Agreement,SLA)的支持不是很好，满足不了靶场各类应用系统对网络传输性能的需求。

综上所述，现有的光传送网已难以适应靶场信息化建设快速发展的需求，迫切需要一种能提供动态的连接管理，具有基于网格状拓扑的保护和恢复功能，具有更强的抗毁能力，能提供不同带宽和不同QOS 的区分服务以及能提供和快速部署多种业务的新型光传送网。

3 基于ASON技术的靶场光传送网建设构想

3.1 ASON技术

ASON 是目前应用较多的一种技术，它是以SDH 或光传送网(Optical Transmission Network，OTN)为基础以光纤为物理传输介质，通过能提供自动发现和动态连接建立功能的分布式（或部分分布式）控制平面，实现动态的、基于信令和策略驱动控制，完成配置和连接管理[2]。和传统的SDH 技术相比，ASON 增加了智能化的控制平面，改变了传统的网络体系结构，使网络由原来的二层平面演变为三层平面，即传送平面（Transport Plane,TP）、控制平面（Control Plane,CP）和管理平面（Management Plane,MP）[2-4]，这三个平面之间的关系是相对独立的，功能整体上相互协调工作，不同的平面间通过定义的接口相连，图2[2]体现了三个平面在分层网络中进行连接交换、互操作的高层视图。

图2：ASON 的分层结构

图3：靶场ASON 与SDH 混合组网拓扑图（部分）

ASON 技术在光传送网中增加了新的功能，像程控软交换一样引入了信令交换的功能，并通过增加智能化的控制平面，将IP 的组网灵活性和效率高效的特点、SDH 的超强生存能力以及波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)的容量大有机结合在一起，使SDH 光传送网具备灵活的网络配置能力，在处理单站故障或线路中断故障时，可以实现快速网络保护与恢复能力，对日益增长的带宽需求提供更好的支持。

3.2 基于ASON技术的靶场光传送网建设构想

3.2.1 网络构建

靶场主干光传送网核心节点建设的主要目的有两个：一是解决靶场以SDH 为主的光传送网应用以来发现的各种问题，提升重要传输节点和网络的鲁棒性，满足主干网络安全运行和新节点接入需求；二是能够适应靶场提高信息化水平的需求，为靶场各类应用系统提供新型、大颗粒业务。

结合靶场传输节点定位和光缆路由现状，启用现有主干网传输节点智能特性，构建靶场智能化主干网格网（Mesh），使靶场各传输节点、各传输链路有机融合，实现主干网络拓扑自动发现和业务资源动态调度，能够自动、智能地工作，不需要人为的干预就能实现全网资源共享。网络建设初期，为了和目前在用的业务很好的兼容，采用的是ASON 与SDH 混合方式组网，两者间采用单点互通或双点互通结构[5]。首先在环一应用ASON 技术，形成靶场ASON主干网，以提供和传输新型、大颗粒业务，增强业务传输的可靠性，同时承担部分低速业务的接入功能；边缘ASON 节点既在ASON中又在SDH 网中，承担双重角色，在SDH 网中同时参与SDH 组环，与其他SDH 节点共同组成SDH 环网，负责将SDH 环网中的业务引入靶场ASON 主干网。后期条件允许时，ASON 再逐步取代边缘SDH 节点，从而实现ASON 技术从主干网络向边缘节点延伸。靶场光传送网建设初期的网络拓扑如图3 所示。

3.2.2 业务配置

当前靶场光传送网传输的主要是以VC12、VC3 颗粒为主的低阶业务，而ASON 技术特点是只对VC4 以上颗粒的业务起作用，针对这一问题，可以利用ASON 的隧道业务加以解决。在ASON中，低阶业务从ASON 传输节点支路板到线路板手工创建后，进入VC4 隧道进行业务传输；在SDH 网中，利用SDH 节点的接入能力，把VC12、VC3 颗粒的业务先汇聚成VC4 颗粒的业务，然后进入靶场ASON 主干网传输。业务的路由计算、链路配置、路径管理等均由ASON 自动完成，无需人工干预，大大提高了系统的自动化程度。

构建后的靶场光传送网在业务配置和网络管理上继续使用原有网管系统，业务只需要在ASON 内配置类型为智能业务，在SDH环上的业务则配置为静态非智能业务即可。如图3 所示。

3.2.3 业务保护

和传统的SDH 技术相比，ASON 引入了智能化的控制平面，带来的好处就是使得ASON 具有双重保护的功能，一方面能够提供基于SDH 方式的电路倒换保护，另一方面也支持基于IP 路由的路径恢复保护，因此在业务保护方式上，构建后的靶场光传送网可采用传统SDH 保护和恢复保护相结合的方式，这种保护方式使得端到端业务可以得到更加有效的保护，提升业务生存性。其中经过SDH 环形网传输的部分采用复用段保护方式，经过ASON 传输的部分则采用智能保护方式。当SDH 网络发生故障时，保证在用的业务可以在50ms 以内快速恢复[1]。当ASON 发生故障时，系统按照配置的SLA，区别对待语音业务和数据业务，根据其对优先级的要求不同而采用不同的保护恢复策略和差异化服务，对于高优先级业务（如图像、数据、程控等业务）提供最高等级的保护（1+1 保护），在发生故障时可以在毫秒级倒换到备用链路上；一般优先级业务则提供常规的保护和恢复机制，主要是通过路由技术来进行恢复保护，在倒换的时延上也会相应的增加。

4 基于ASON技术的靶场光传送网性能评估

基于ASON 技术构建靶场新型光传送网具有许多突出的特点，可以用来解决网络带宽快速部署、采用单站法配置端到端业务，传输业务的保护等问题，可以明显的提升网络的可靠性和高效性，满足靶场光传送网日益增长的安全稳定运行要求。现从以下四个方面对靶场光传送网应用ASON 技术后的性能进行评估。

4.1 网络和业务可靠性增强

基于连通度理论[6]分析，SDH 环网每个节点只有两个方向光缆路由，如果与节点相连的两条光缆同时中断，则该节点数据将无法与其他站点进行交互。应用ASON 技术后，任意一个节点均有四条不同方向的可达路由，实现多向连通，构建后的靶场光传送网能利用这些可达路由，实现网络的自愈功能，从而大幅提高网络可靠性，进而为业务的可靠传输提供更多重的保护。

4.2 网络资源和带宽利用率更高

采用ASON 技术构建的靶场光传送网，支持TE，能够实现带宽的共享使用，使网络可以采用动态的带宽分配模式，将不同类型业务均匀分配到不同传输路径上，实现路由和传输。从业务的保护机制上讲，网络可以根据业务的需求提供共享保护，既保证了网络安全性，又节约了保护电路对资源的占用。

4.3 网络维护便捷高效

ASON 技术应用后，靶场ASON 主干网中每个传输节点不再是独立的节点，而是具有智能链路管理的特性，不同的网元间可以相互之间交换路由信息和链路状态信息。当网络中需增加或删除节点时，网络通过信令技术能够将这个改变信息按照一定的规则传送到每个需要知道的节点上，网络的拓扑可以自动生成，不需要人为进行操作，给传输网络升级和扩容带来极大的便利。同时由于增加了智能化控制平面，网元具有智能化特性，诸如路由自动计算、链路自动配置都能简单的实现，节省了新业务开通的时间，减少人员维护的工作量。

4.4 服务类型多样化

应用ASON 技术后，靶场各类不同的业务（如2Mbps、34Mbps 电路业务和专线业务、QoS 数据以及尽力而为的IP 业务等）能直接在光层承载，并通过提供丰富的带宽种类和灵活的带宽选择，很好地满足靶场各类应用系统的需求，解决靶场光传送网对网络数据业务支持能力有限的不足。

总之，靶场光传送网应用ASON 技术后，提高了网络可靠性、可扩展性和抗节点失效能力；能够提供新的业务能力，优化资源的配置和使用，使得网络资源利用率更高，靶场光传送网将从目前单一的承载网转型为可以直接提供智能服务的多功能业务网，在服务种类、业务调度、失效保护、操作维护、网络管理等方面凸现出全方位的优势。

5 结束语

随着靶场各类新型业务的不断增加，靶场光传送网暴露出的问题日益突出，已经影响到网络的生存和新业务的开展。ASON 技术成为光网络技术发展的主要方向，和复用段保护的SDH 网络相比优势明显，该技术使光纤传送网向快速化、智能化方面迈出极其了重要的一步，作为一种完全兼容传统SDH 技术的新型技术，ASON技术的应用，将赋于靶场光传送网灵活机动的智能特性，有效改变其理念和运行方式，解决目前靶场光传送网遇到的诸多问题，使光传送网更好地为靶场信息化服务。